ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA APLIKOVANÉ ELEKTRONIKY A TELEKOMUNIKACÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA APLIKOVANÉ ELEKTRONIKY A TELEKOMUNIKACÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Technologie v optických přístupových sítích Petr Thoma 2013

2

3

4 Abstrakt Bakalářská práce se zabývá návrhem optické sítě pomocí mikrotrubičkové systému a měření na 24 vláknovém mikrokabelu pomocí dvou metod měření. Návrh pomocí mikrotrubičkového systému vedl k ušetření nákladů pro budoucí rozšíření optické sítě v dané lokalitě. útlumu. Při měření mikrokabelu došlo u obou metod měření k dodržení povolených tolerancí Klíčová slova Mikrotrubičkování, optická přístupová síť, pasivní optická síť, FTTx, OFA,

5 Abstract This Bachelor thesis deals with the optical network using microduct technology and measuring cable containing 24 fibers using two measurement methods. The proposal by microduct technology system has led to cost savings for the future expansion of fiber optic networks in the locality. When measuring cable occurred in both measurement methods to comply with the allowable tolerances attenuation. Key words Microduct cabling technology, optical access network, passive optical network, fibre to the X, OFA,

6 Prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně, s použitím odborné literatury a pramenů uvedených v seznamu, který je součástí této bakalářské práce. Dále prohlašuji, že veškerý software, použitý při řešení této bakalářské práce, je legální.... podpis V Plzni dne Petr Thoma

7 Poděkování Tímto bych chtěl poděkovat firmě EPLcond za její vysoce kvalifikované konzultace a ochotu při zodpovězení mých dotazů, které mi pomohly k vytvoření této bakalářské práce. Dále bych chtěl poděkovat panu Robertu Šmůlovi z firmy FOS za jeho cenné rady při vytváření projektu optické sítě. Na závěr chci poděkovat vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Petru Hlouškovi, Ph.D., bez něhož by tato práce nevznikla, za jeho vedení a věcné připomínky.

8 Obsah OBSAH... 8 SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK ÚVOD POPIS PROBLEMATIKY OPTICKÝCH PŘÍSTUPOVÝCH SÍTÍ, JEJICH TOPOLOGIE A DRUHY ÚVOD DO KAPITOLY ZÁKLADNÍ FUNKČNÍ CELKY PŘÍSTUPOVÉ SÍTĚ TOPOLOGIE OPTICKÝCH PŘÍSTUPOVÝCH SÍTÍ PON (PASSIVE OPTICAL NETWORK) Optické rozbočovače (splittery) Standardy PON sítí pro systémy FTTx APON BPON GPON EPON GEPON XG-PON AON (ACTIVE OPTICAL NETWORK) FTTX TECHNIKA SPOJOVÁNÍ Problematika spojování Spoje nerozebíratelné Tavné svařování Slepované spoje Mechanické spoje Spoje rozebíratelné POSTUP VÝSTAVBY PŘÍSTUPOVÉ SÍTĚ, POUŽÍVANÉ TECHNOLOGIE A PRVKY MONTÁŽ OPTICKÝCH TRAS Miktrotrubičkování POUŽÍVANÉ PRVKY Optické spojky a příslušenství Rozvaděče Kabely

9 Venkovní Vnitřní POPIS NÁVRHU OPTICKÉ PŘÍSTUPOVÉ SÍTĚ PRO KONKRÉTNÍ LOKALITU VČETNĚ MĚŘENÍ PARAMETRŮ A ZHODNOCENÍ VÝSLEDNÉHO NÁVRHU NÁVRH OPTICKÉ SÍTĚ MĚŘENÍ Přímá metoda Vyhodnocení měření Měření pomocí OTDR Vyhodnocení měření ZÁVĚR CITOVANÁ LITERATURA PŘÍLOHY

10 Seznam symbolů a zkratek a [µm] poloměr vláken A [db]... A K [db].. A limit [db] d [µm] l [km].. n. p. P 1 [mw]... P 2 [mw].. P 2 [mw] S 1 [db]. S 2 [db] α [db/km].. 10GEPON. AFC... AON... APC APON ATM.. BPON BTS. C/BB CCD.. CO... db. DSL EPON... FBT... FDM... FTTB FTTC... vložný útlum útlum konektorového spojení limit útlumu pro přímou metodu průměr vláken délka trasy počet spojek počet vnitřních svárů výkon na konci vlákna výkon na vstupu do vlákna výkon vystupující z vlákna povolený útlum vnitřního sváru povolený útlum spojky měrný útlum vlákna 10 Gigabit EPON Automatic Force Control Active Optical Network Angled Physical Contact ATM Based PON Asynchronous Transfer Mode Broadband PON Base Transceiver Station černá se dvěma bílými pruhy Charge Coupled Device Central Office Decibel Digital Subscriber Line Ethernet Based PON Fused Bionic Taper Frequency Division Multiplex Fibre To The Building Fibre To The Curb 10

11 FTTCab FTTH FTTO GEM. GI... GPON... HDPE. IL IP.. ITU... LAN.... LID LON L-PAS LV Mbit/s... MCS.. MM... NA NG-PON1.. NG-PON2.. O/B.. OAN... ODN. OLT.. ONT.. ONU..... OTDR P2PE. PC.. PCS PLC... PON.. Fibre To The Cabinet Fibre To The Home Fibre To The Office GPON Encapsulation Method Gradientní Index Gigabit Capable PON High Density Polyethylene Insertion Loss Internet Protocol International Telecommunication Union Local Area Network Local Injection and Detection Local Optical Network Lens Profile Alingmment System lišta vkládací Mega bit za sekundu Micro Cabling System Multi Mode Numerická apertura Next Generation PON1 Next Generation PON2 oranžová s bílým pruhem Optical Access Network Optical Distribution Network Optical Line Termination Optical Network Terminal Optical Network Unit Optical Time Domain Reflectometry Point To Point Emulation Physical Contact Polymer Clad Silica Planar Lightwave Circuit Passive Optical Network 11

12 PTMP PTP RL.. RSU SDM SFF. SM. TDMA.... UPC WDM.. XG-PON... Z/CV Point To Multipoint Point To Point Return Loss Remote Subscriber Unit Space Division Multiplex Small Form Factor Single Mode Time Division Multiple Access Ultra Physical Contact Wavelength Division Multiplex X Gigabit- PON zelená s červeným pruhem 12

13 Úvod Cílem této bakalářské práce je poukázat na jeden z nejmodernějších způsobů pokládky optických kabelů, kterým je mikrotrubičkový systém. V první části práce jsou rozebrány základní funkční celky optických přístupových sítí dále jejich topologie a standardy, které vedly k rozvoji optických přístupových sítí. Jako další je zde rozebrána problematika spojování, která je vzhledem k náročnosti navázání optického signálu do vlákna velice důležitá. V této kapitole jsou uvedeny základní techniky spojování a vlivy, které mohou vézt ke ztrátám optického signálu. V druhé části jsou rozebrány metody, které se používají k pokládce optických kabelů. Dále jsou uvedeny základní prvky, které se v dnešní době neustále rozšiřují. Z tohoto důvodu byly vybrány především prvky dodávané společností OFA a podrobněji byly rozebrány ty prvky, které jsou použity při návrhu optické sítě ve 3. kapitole. Ve třetí části je ukázkový příklad projektu návrhu optické sítě v Opavě, který jsem zhotovil na základě startovací dokumentace od Telefónica Czech Republic. Je v něm popsán problém pokládky optického mikrokabelu, který bude sloužit pro připojení objektu BTS na optickou síť. V této lokalitě je problém s volnými HDPE trubkami do kterých by se mikrokabel zafouknul. Z tohoto důvodu se zde jeví jako nejvhodnější použití mikrotrubičkového systému, který nám umožní využití těchto HDPE trubek i pro budoucí rozšíření kabelové sítě v této lokalitě. Tento problém by se dal řešit i jinými způsoby. Například by se mohla zrealizovat pokládka nových HDPE trubek v této lokalitě. To je ovšem velice nákladné vzhledem k náročnosti výkopových prací. Poslední částí této bakalářské práce je změření parametrů optického kabelu. Pro toto měření budou zvoleny dvě metody, které se v praxi především používají. Jako první bude zvolena přímá metoda a závěrečné měření bude provedeno pomocí optického reflektometru, který dokáže určit přesné umístění svárů na optické trase. 13

14 1 Popis problematiky optických přístupových sítí, jejich topologie a druhy 1.1 Úvod do kapitoly V současné době dochází k neustálému růstu požadavků na přenosovou rychlost a to hlavně díky rozvoji nových technologií a telekomunikačních služeb. Jednou z možností jak lze poskytnout koncovému uživateli potřebnou šířku pásma je využití optických technologií a budování optických přístupových sítí OAN (Optical Access Network). S touto možností je hlavně spojena zkratka FTTx (Fiber to the ), která označuje řešení přístupových sítí pomocí optických vláken. Optické vlákno se díky technologii FTTx rozšíří z páteřních do přístupových sítí až ke koncovému uživateli. [1] 1.2 Základní funkční celky přístupové sítě Obrázek 1.1 Blokové schéma přístupové sítě OLT (Optical Line Termination) Optické linkové zakončení - zajišťuje funkce síťového rozhraní mezi sítí přístupovou a sítí, která nám zajišťuje telekomunikační služby. ONU (Optical Network Unit) Optická ukončující jednotka - tato část zprostředkovává funkci rozhraní mezi optickou a metalickou částí u koncových zařízení účastníků. ONT (Optical Network Terminal) Optické síťové zakončení - je to speciální typ ONU jednotky, který zprostředkovává služby pouze pro jednoho uživatele a to je hlavní rozdíl oproti ONU jednotce, kde je vícenásobný počet připojených uživatelů. ODN (Optical Distribution Network) Optická distribuční síť - je to soubor optických přenosových prostředků, jako je např. optické vlákno a optické síťové prvky mezi OLT a ONU. [1] 1.3 Topologie optických přístupových sítí Dnes již je k dispozici celá řada řešení optického přenosu. Optické řešení může být založeno na: přenosu mezi dvěma body PTP (point-to-point) s individuálními vlákny z centrální jednotky provozovatele, mnohabodové architektuře PTMP (point-to-multipoint) s pasivním odbočováním (PON) nebo s použitím mezilehlých aktivních prvků (AON). Toto uspořádání je 14

15 typické právě pro přístupovou síť. [1] Obě z těchto řešení mohou využívat buď dvou vláken, tj. pro každý směr přenosu bude použito samostatné vlákno, nebo jednoho vlákna s použitím vlnového multiplexu, což znamená, že pro každý směr přenosu budeme mít vyhrazeny jiné vlnové délky. Pokud budeme hovořit o lokálních optických sítích LON (Local Optical Network), tak pro ně se používají následující topologie sítě: kruhová, hvězdicová, sběrnicová. [1] LON vznikla z lokální datové sítě LAN (Local Area Network) použitím optického kabelu jako přenosového média na místo metalického přenosového média, jako je koaxiální kabel nebo stíněný pár. Za LON považujeme komunikační systém, který nám zaručuje přenos přes společné přenosové médium k teoreticky nekonečnému počtu stanic. Tyto stanice jsou většinou v objektu jediného uživatele, jako například v budovách škol, obchodních organizací, apod. S nástupem LON jsme dosáhli větší přenosové rychlosti, větší šířky pásma a odolnosti vůči elektromagnetickému rušení oproti metalickým vedením používaným v LAN. Z toho plyne, že použití LON není nejvhodnější pro pomalé sítě. Optický přenos se uplatňuje hlavně u rychlých sítí, popř. středně rychlých sítí podle následujícího rozdělení přenosových rychlostí: pomalé sítě - do 10 Mbit/s, středně rychlé sítě - do 100 Mbit/s, rychlé sítě - nad 100 Mbit/s. [1] Hvězdicová topologie Tato topologie má dvě varianty v závislosti na tom, jaký prvek je použit v centrálním propojovacím uzlu. U aktivní hvězdy je v centrálním uzlu použit opakovač signálu, který nám signál obnovuje, jelikož na fyzicky delším úseku sítě může dojít k degradaci tohoto signálu. Kdežto u pasivní hvězdy je v tomto bodě pouze pasivní člen (rozbočovač) a proto se pasivní hvězda používá pouze pro malé LON. Výhodou této topologie je menší náchylnost k výpadkům sítě, jelikož pokud dojde k poruše jednoho spoje mezi centrálním a koncovým uzlem, tak není postižena celá síť, ale pouze ta stanice, u které došlo k poruše. Toto samozřejmě neplatí, pokud dojde k poruše centrálního uzlu. Nevýhodou je, že roste spotřeba kabelů, jelikož ke každé stanici vede samostatné přenosové médium z centrálního uzlu. [1] [2] Obrázek 1.2 Hvězdicová topologie 15

16 Kruhová topologie Tento typ topologie nemá centrální uzel a spojuje jednotlivá zařízení pouze s předcházejícím zařízením nebo se zařízením, které následuje. Topologie kruhu je pouze aktivní, neboť v každém místě připojení stanice se musí signál zpozdit, dekódovat a poslat dále. Kruhová topologie je v LON velmi výhodná z hlediska zabezpečení. Využívá se u ní použití dvou vláken a v případě poruchy na jednom vlákně se provoz přesměruje na vlákno druhé, které plní záložní funkci. Pokud dojde k poruše vláken mezi terminály, tak se provede smyčka (čárkovaná čára) na sousední terminál a provoz může plynule pokračovat. Dále se také využívá optické relé, které umožňuje obejít terminál v případě poruchy. [1] [2] Obrázek 1.3 Kruhová topologie a její zabezpečení Pokud je síť realizována z pasivních a zároveň i aktivních topologií, tak hovoříme o tzv. smíšené topologii. V LON se dále používá ještě tzv. hybridní topologie, která slučuje výhody metalického přenosového média (zejména při nižších přenosových rychlostech) a optického vlákna (při vyšších přenosových rychlostech). U metalického média se v hybridní topologii využívá sběrnice a při přechodu na optická vlákna se dále využívá kruhová topologie. [1] Obrázek 1.4 Hybridní topologie 16

17 1.4 PON (Passive Optical Network) Pasivní optické sítě jsou perspektivním řešením pro budoucí náročné multimediální aplikace, jelikož PON sítě nabízejí dostatečné přenosové rychlosti a zároveň možnost připojení velkého počtu uživatelů a to i na velké vzdálenosti. Pasivní optická síť se skládá z OLT, které je umístěno v CO (Central Office) a dále ze sady propojených ONT. Optické síťové zakončení zde slouží k zakončení vlákna a k převodu optického signálu na elektrický. Obvykle bývá ONT umístěno v budově nebo areálu zákazníka. Obě tyto zařízení (OLT i ONT) vyžadují napájecí napětí. Tato síť se nazývá pasivní díky tomu, že na trase mezi OLT a ONT nepoužívá aktivní prvky vyžadující napájení, ale používá pasivní splittery (rozbočovače) a vazební členy. [1] [3] Optické rozbočovače (splittery) Optické rozbočovače jsou síťové prvky, které umožňují sdílení přenosové kapacity optického média pro větší počet účastníků. Pro systém FTTH, který je provozován v sítích PON se většinou jedná o obousměrné pasivní prvky. Ty jsou charakteristické jedním vstupním portem a několika výstupními porty. Signál přicházející z jednotky OLT je na vstupním portu rozbočovače rozdělen na požadovaný počet dílčích signálů a tyto signály jsou dále distribuovány přes výstupní porty rozbočovače k jednotlivým ONU jednotkám. V opačném (vzestupném) směru rozbočovač signály, které přicházejí od jednotlivých ONU jednotek sloučí v jeden signál a ten je dále distribuován k OLT (viz obrázek 1.1). [1] Tyto pasivní síťové prvky provádí pouze rozbočování nebo slučování optického signálu a to bez jakýchkoliv dalších úprav. Použitím rozbočovače vkládáme do optické trasy útlum, jehož hodnota je závislá na počtu výstupních portů a je udávána v db. Využití těchto pasivních prvků je velkou výhodou z hlediska problematiky napájení na optické trase. Mohou pracovat buď v určitém přenosovém pásmu, nebo v celé jeho šířce. To závisí na typu a technologii výroby. Podle technologie výroby dělíme rozbočovače do dvou skupin: PLC (Planar Lightwave Circuit), FBT (Fused Bionic Taper). PLC rozbočovače jak již z anglického názvu vypovídá, jsou vyráběny planární technologií, u které je požadovaná struktura rozbočovače vytvořena na křemíkový substrát. Použitím této technologie je možnost výroby rozbočovače až se 128 výstupními porty. Tento rozbočovač je díky malým rozměrům vhodný například pro FTTx a další telekomunikační sítě. Vyrábějí se pro různé dělící poměry a s různými optickými konektory. Mezi výrobce těchto rozbočovačů patří například SQS-FIBER. [1] FBT rozbočovače jsou využívány především pro menší počty výstupních portů. Výroba spočívá ve spojení optických vláken při vysoké teplotě a tlaku. Pláště vláken se vysokou teplotou nataví a jádra těchto vláken se tak dostanou velmi blízko sebe. Pomocí této technologie se vyrobí svazky 2 až 4 vláken což je oproti PLC technologii znatelný pokles výstupních portů. Proto se tyto rozbočovače řadí kaskádovitě za sebe, ale musíme vždy dodržet doporučení ITU-T, které určují hodnoty útlumu optické trasy s použitím rozbočovačů. [1] 17

18 Obrázek 1.5 Kaskádní řazení FBT rozbočovače (převzato z [1]) Standardy PON sítí pro systémy FTTx Pro rozvoj sítí PON bylo v roce 1995 založena organizace Full Service Access Network (FSAN). Cílem této organizace byla standardizace sítí PON a založilo jí 7 největších světových telekomunikačních operátorů. FSAN má více než 80 členských organizací včetně více než 20 provozovatelů sítí, které představují přední odborníky v BPON, GPON a XGPON technologií. Díky tomu dokážou sítě PON poskytnout uživatelům služby, mezi které například patří: přenos hlasu, dat a videa. [1] [4] Aby byl tento přenos umožněn, tak organizace FSAN stanovila pro přenos hlasu a dat tyto vlnové délky: ve směru od sítě k uživateli je využita vlnová délka 1490 nm, ve směru od uživatele k síti je využita vlnová délka 1310 nm. Pro přenos videa byla stanovena délka 1550 nm ve směru od sítě k uživateli. [1] APON Jedná se o pasivní optickou síť, pro kterou byla schválena v roce 1998 organizací ITU-T specifikace G APON (ATM Based PON). Tato PON využívá k přenosu informací buněk ATM (Asynchronous Transfer Mode). Pro tuto síť jsou nabízeny dvě varianty přenosových rychlostí: Symetrická služba: rychlost 155,52 Mbit/s Asymetrická služba: o V sestupném směru (směr ze sítě k uživateli)- rychlost 622,08 Mbit/s. o Ve vzestupném směru (směr od uživatele k síti)- rychlost 155,52 Mbit/s. [1] BPON Roku 2001 schválilo ITU-T standard G BPON (Broadband PON). Tento standard je vlastně rozšířením předchozího standardu o symetrickou službu s rychlostí 622,08 Mbit/s. BPON využívá jednoho nebo dvou optických vláken G. 652, která má podle doporučení ITU-T následující specifikace: Průměr pláště: 125 µm ± 2,0 µm, Index lomu (v oblasti vlnových délek 1300 nm 1600 nm): 1,46 1,49, Rozdíl mezi indexem lomu v jádru a v plášti: řádově 0,01. Obousměrná komunikace v případě použití jednoho vlákna je zajištěna pomocí vlnového multiplexu WDM. [1] [5] GPON GPON je standardizována pomocí doporučení G GPON (Gigabit Capable PON), které schválila organizace ITU-T v roce 2003 a jedná se především o rozšíření 18

19 specifikace G o dosažení větších přenosových rychlostí při zachování technologie APON. GPON tedy využívá pro přenos buňky ATM stejně jako APON, ale také navíc metodu GEM (GPON Encapsulation Method). [1] Tato metoda je založena na přenosu rámce, který má ve směru sestupném vždy pevnou strukturu s délkou 125 µs a délka záhlaví rámce závisí na počtu koncových jednotek ONU/ONT, které jsou připojeny k síti. Toto platí pro obě používané přenosové rychlosti. Ve směru vzestupném má také přenosový rámec délku 125 µs. Ovšem ve směru vzestupném se skládá z dat, které pochází od koncových jednotek ONU/ONT. Toto platí opět pro obě přenosové rychlosti. [6] Díky tomu je zde možnost využití služeb, které jsou paketově orientovány. Mezi tyto služby patří například Ethernet nebo IP (Internet Protocol). Opět si tedy můžeme vybrat ze dvou variant přenosových rychlostí: Symetrická služba - rychlost 1244,16 Mbit/s nebo 2488,32 Mbit/s. Asymetrická služba o V sestupném směru (směr ze sítě k uživateli)- rychlost 1244,16 Mbit/s nebo 2488,32 Mbit/s. o Ve vzestupném směru (směr od uživatele k síti)- rychlost 155,52 Mbit/s, 622,08 Mbit/s a 1244,16 Mbit/s. [1] EPON Jedná se o síť, která vznikla na základě doporučení IEEE 802.3ah. Je označována jako EPON (Ethernet Based PON) a využívá pro přenos v obou směrech Ethernet rámce, které mají pevnou délku 2 ms. EPON je především navržen pro mnohabodovou síť, která sdílí přenosové médium, ale je možné ho použít i pro i pro komunikaci bod-bod (P2PE- Point To Point Emulation). Tímto standardem jsou specifikovány dva typy rozhraní: Typ 1000 BASE- PX10 je navržen pro použití na vzdálenosti do 10 km a maximální dovolené rozbočení je stanoveno na 1:16. Typ 1000 BASE- PX20 je určen pro použití na vzdálenosti do 20 km s maximálním rozbočením 1:32. [1] Je zřejmé, že tyto typy rozhraní se liší použitím pro různé vzdálenosti a také maximálním dovoleným rozbočením. Přenosová rychlost pro symetrickou službu je u nich stanovena na 1244,16 Mbit/s (ve směru sestupném i vzestupném). Pro budoucí multimediální aplikace bude potřeba přenosové rychlosti EPON navýšit, o to by se měl postarat standard 10GEPON. [7] GEPON Doporučení IEEE 802.3av bylo vydáno v září roku 2009 a je jím definován standard PON sítě označený jako 10GEPON (10 Gigabit EPON). Tato síť je založena opět na přenosu Ethernet rámců a dosáhlo se u ní vylepšení oproti pasivní optické síti EPON a to zejména v oblasti přenosové rychlosti na 10,3125 Gbit/s. Velkou výhodou je, že se zachovala kompatibilita s předešlým standardem EPON a je tak umožněn současný provoz obou standardů na jedné optické síti. Hlavní myšlenkou byla úspora nákladů, jelikož v případě vybudované sítě EPON stačí vyměnit jednotky optického linkového zakončení OLT a dále provozovat již fungující síť EPON a zároveň nabídnout novým i stávajícím uživatelům vyšší přenosové rychlosti za předpokladu výměny jejich ONU jednotek. Přenosové rychlosti: symetrická služba přenosová rychlost 10,3125 Gbit/s asymetrická služba o V sestupném směru (směr ze sítě k uživateli) - přenosová rychlost 19

20 10,3125 Gbit/s. o Ve vzestupném směru (směr od uživatele k síti) - přenosová rychlost 1,25 Gbit/s. [8] XG-PON V lednu roku 2010 organizace ITU-T vydala specifikaci G. 987 o nové pasivní optické síti pod označením XG-PON (X Gigabit- PON), která vylepšuje původní variantu GPON a to především o nárůst přenosové rychlosti na hodnotu v sestupném směru až na 9,95328 Gbit/s. Podobně jako tomu bylo u organizace IEEE s nasazením nové generace 10GEPON, tak i organizace ITU-T si brala za hlavní cíl, aby byla nově vytvořená varianta pasivní optické sítě XG-PON kompatibilní s předchozí generací GPON. To opět umožnilo postupný přechod z GPON na novou generaci XG-PON, ale také zároveň možnost působení obou těchto standardů v jedné optické síti bez nutnosti úprav a přestavby již fungující GPON sítě. Přenosové rychlosti: symetrická služba přenosová rychlost 9,95328 Gbit/s asymetrická služba o V sestupném směru (směr ze sítě k uživateli) - přenosová rychlost 9,95328 Gbit/s. o Ve vzestupném směru (směr od uživatele k síti) - přenosová rychlost 2,48832 Gbit/s. Současně s novým standardem XG-PON se vypracovala i představa o návaznosti pasivních optických sítí a ta byla rozdělena do dvou směrů: NG-PON1 (Next Generation PON1) sem patří již zmíněná varianta XG- PON, která řeší, jak již bylo zmíněno především kompatibilitu s předchozím standardem GPON a je založena pouze na přístupu k vláknu pomocí časově sdíleného multiplexu TDMA (Time Division Multiple Access). NG-PON2 (Next Generation PON2) v tomto směru se počítá s vytvořením hybridních přístupových sítí WDM-TDMA PON, kde se plně využije vlnového multiplexu WDM. U této generace je uvažována přenosová rychlost až 40 Gbit/s, ovšem bez možnosti kompatibility s předešlými standardy PON. [9] [10] 1.5 AON (Active Optical Network) Aktivní optická síť je realizována velmi podobně jako pasivní optická síť (PON), ale jsou mezi nimi tři hlavní rozdíly. [1] 1. Na trase mezi OLT a ONT nepoužívá pasivní prvky bez možnosti správy jako PON, ale používá aktivní prvky sítě Ethernet, které musí být přizpůsobeny k venkovnímu použití. 2. Tato síť má vyhrazený kanál pro každého uživatele, který je plně obousměrný z toho tedy vyplývá, že v sestupném i vzestupném směru jsou přenosové rychlosti stejné. Vyhneme se tím použití rozbočovačů ke sdílení přenosové kapacity vlákna mezi několika koncovými uživateli, jako je tomu u PON 3. Posledním rozdílem je maximální délka trasy. U AON může být nejvzdálenější koncový uživatel až ve vzdálenosti přibližně 80 km. U PON musí být nejvzdálenější koncový uživatel ve vzdálenosti km od CO. Samozřejmě maximální délka trasy vždy záleží na počtu použitých rozbočovačů (u PON) a na počtu koncových uživatelů, kteří mají být obslouženi. U AON je počet koncových uživatelů daný počtem použitých switchů a ne samotnou infrastrukturou jak je tomu u PON. 20

21 1.6 FTTx Z hlediska toho kde jsou umístěny ukončující jednotky ONU v přístupové síti a kde je ukončeno optické vlákno můžeme rozlišovat různé typy optických přístupových sítí. Mezi nejzákladnější patří: [1] FTTC (Fibre To The Curb), optická vlákna se přivedou k účastnickému rozvaděči a z něho jsou pomocí metalických kabelů napojeni jednotliví koncoví účastníci. FTTB (Fibre To The Building), optické vlákno se ukončí v budově a jednotliví účastníci jsou pak připojení pomocí vnitřní sítě. Výhodné je například přivedení optického kabelu do sklepa budovy (popřípadě kabelovny- pokud jí budova obsahuje). Zde se optický kabel ukončí v rozvaděči a dál se vede buď vnitřní metalický kabel, nebo vnitřní optický kabel, také se může použít technologie mikrotrubiček. O tomto systému více v kapitole 2.1. FTTO (Fibre To The Office), optické vlákno bývá zavedeno až do přístroje (PC). FTTH (Fibre To The Home), optické vlákno je přivedeno až k účastnickým zásuvkám. FTTCab (Fibre To The Cabinet), optické vlákno je zavedeno do prostor účastníků ve volném prostranství, kde jsou umístěny jednotky ONU. Na rozdíl od FTTB kde se využívá stávající metalické vedení, se připojení koncových uživatelů realizuje prostřednictvím digitálních přípojek xdsl. Obrázek 1.6 FTTx v závislosti na ukončení optického vlákna Hlavním úkolem přístupových sítí je poskytování přenosových služeb v obousměrném režimu. Přenos signálu oběma směry se dá zajistit několika způsoby: [1] Simplexně s dělením SDM (Space Division Multiplex), tento způsob spočívá v přenosu po jednom optickém vlákně v každém směru, Duplexně s dělením WDM (Wavelength Division Multiplex), tj. přenos je proveden po jednom optickém vlákně. V sestupném směru s vlnovou délkou 1550 nm a ve vzestupném směru s vlnovou délkou 1310 nm, Duplexně s dělením FDM (Frequency Division Multiplex), opět použito pro přenos jedno optické vlákno, ale pouze jedna vlnová délka. Jednotlivé směry přenosu jsou odděleny kmitočtově. 21

22 1.7 Technika spojování I když dosahují optické kabely oproti metalickým podstatně větších délek, tak je zapotřebí dokázat vzájemně spojit jednotlivá vlákna a následně i plášť optického kabelu. Toto spojení je mnohem složitější, než je tomu u metalických kabelů. Spoje ve vláknové optice můžeme rozdělit do dvou skupin z hlediska toho, jestli je zapotřebí přerušovat optickou trasu (z důvodu jejího měření, apod.) nebo nikoliv. Pokud potřebujeme optickou trasu přerušovat, tak se používají tzv. optické konektory. Z toho vyplývá následující dělení: [1] Spoje nerozebíratelné, spoje rozebíratelné. Dále můžeme použít pro spojení optického vlákna vazebního členu, který dále také využíváme pro směrování nebo vydělování optického záření Problematika spojování Již zmíněné spoje můžeme všeobecně označit za vazební člen, který do optické trasy přináší značný útlum. Zapojení vazebního členu mezi dvě vlákna znázorňuje obrázek 1.7. Vložný útlum do optické trasy se vypočte podle vztahu: [ ] (1.1) V tomto vztahu je měřený výkon na konci vlákna označen jako P 1 a výkon na vstupu do vlákna je označen jako P 2. V praxi ovšem činí problémy v případě spojky změření výkonu P 2 a proto se měření provádí až za spojem v bodě označeném jako x (viz obrázek 1.7) a tedy měříme až výkon vystupující z vlákna označený jako P 2. [1] Obrázek 1.7 Vazební člen (převzato z [1]) V tomto případě je ovšem nutné počítat s přídavným útlumem vlákna a pro skutečnou hodnotu spoje je nutno tento útlum odpočítat. Při spojování dvou vláken může dojít kvůli jejich malému průměru k několika chybám. Mezi tyto chyby patří např.: porušení rovinnosti čelních ploch, porušení souososti apod. Tyto chyby budou narůstat od vláken typu PCS (Polymer Clad Silica), které mají velký průměr, přes gradientní vlákna až po vlákna s nejmenším průměrem jednovidová vlákna. Vlákna s nejmenšími průměry vyžadují o to větší přesnosti a dokonalosti při jejich spojování. [1] Z toho vyplývá, že pro spojení optických vláken je velmi důležité vyvinutí dokonalé technologie, která omezí na minimum optické ztráty, které vznikají v každém spoji. Optické ztráty ve spojích vznikají v důsledku rozdílných vlastností spojovaných vláken (vnitřní vlivy) a v důsledku nedokonalé geometrie spoje (vnější vlivy). [1] Vnitřní vlivy jsou způsobeny především: [1] spojením dvou vláken o rozdílných průměrech, nepřizpůsobením indexů lomů, 22

23 a d [db] Technologie v optických přístupových sítích Petr Thoma, 2013 spojením dvou vláken s rozdílnou numerickou aperturou. Mezi vnější vlivy ztrát ve spojích řadíme tyto: [1] příčný posuv os vláken, nedoléhavost čelních ploch vláken, axiální sklon spojovaných vláken, špatně opracované konce vláken, ztráty odrazem. Tyto vlivy můžeme snížit právě díky dokonalé technologii spojování. V případě použití vhodných technik lámání, popř. broušení čelních ploch optického vlákna má konec vlákna na ztráty minimální vliv. Největší ztráty u mnohavidových vláken vznikají axiálním lomem a příčným posunutím os vláken. [1] Spojení dvou vláken o rozdílných průměrech Obrázek 1.8 Dvě vlákna o rozdílných průměrech I když se jedná o vlákna, která jsou osově shodná, tak se snižujícím se průměrem druhého vlákna roste také vložný útlum. Tento útlum se stanoví ze vztahu (1.1). [1] Závislost útlumu ilustruje obrázek 1.9. ( ) [ ] (1.2) 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,8 0,85 0,9 0,95 1 a 2 /a 1 [-] Obrázek 1.9 Závislost útlumu na rozdílných průměrech optických vláken Pokud dosadíme do vztahu (1.2) maximální odchylky průměrů vláken, které jsou dle doporučení ITU-T: d= 2a= 50 µm ± 3 µm, tak dostaneme útlum: [1] ( ) ( ) 23

24 Spojení dvou vláken s rozdílnou numerickou aperturou Obrázek 1.10 Dvě vlákna s rozdílnou numerickou aperturou Závislost útlumu na rozdílu numerické apertury vysílaného a přijímaného vlákna lze graficky vyjádřit stejným způsobem, jako tomu bylo u spojování vláken s rozdílným průměrem (viz obrázek 1.9). Výpočet tohoto útlumu můžeme provést dle vztahu: [1] ( ) [ ] (1.3) Maximální rozdíl podle doporučení ITU-T pro GI vlákno by neměl být větší než NA= 0,2 ± 0,02. [1] Příčný posuv os vláken Tuto skutečnost znázorňuje obrázek V tomto případě je útlum závislý na tom, jestli použijeme vlákno se skokovou změnou indexu lomu- u těchto vláken je index lomu konstantní nebo vlákno gradientní, kde se mění index lomu pozvolna od středu ke krajům vlákna (směrem ke krajům vlákna index lomu klesá). [1] Obrázek 1.11 Dvě vlákna s příčným posuvem os vláken Nedoléhavost čelních ploch vláken Útlum vzniklý v důsledku nedoléhavosti dvou vláken se vyskytuje především při spojení dvou vláken konektory a zvláště v případě poruchy konektorů tento útlum znatelně narůstá. [1] Obrázek 1.12 Dvě vlákna s podélným posuvem os vláken 24

25 U všech metod spojení se musí nejprve odstranit plášť z jádra. Tato délka odstranění pláště se liší v závislosti na použité metodě spojení. Sekundární ochrana pláště se odstraňuje nejčastěji mechanicky a u primární vrstvy se odstranění provádí jak mechanicky, tak i chemicky. Pro dobré spojení musíme především dosáhnout kvalitního zalomení konců spojovaných vláken a k tomu je potřeba dokonalé odstranění primární ochrany. Jak může vypadat mechanický přístroj pro odstranění primární a sekundární ochrany je vyobrazeno na obrázku Jedná se o stripper, který používá firma EPLcond pro odstranění primární a sekundární ochrany u ribbonových vláken. Samotné zalomení konců vláken se provádí ve speciálním přípravku, který se nazývá zalomovačka. Jako nejjednodušší nástroj pro zalomování vláken se používají kleštičky. Kvalitnějšího zalomení vláken se dá dosáhnout použitím speciálních mechanických lámaček (tzv. děličky), na obrázku 1.14 je jedna z mechanických lámaček, kterou používá firma EPLcond. Kvalita zalomení je velmi důležitá, jelikož na ní závisí samotný svár (spojka). Od kvalitního zalomení je požadováno, aby byl lom od osy vlákna minimálně v úhlu 89. V místě lomu vznikne trhlinka působením řezného nástroje. Proto musí řezný nástroj umožňovat dobrou kontrolu tlaku břitu, aby bylo možno vytvořit trhlinku konstantní velikosti. [1] Obrázek 1.13 Stripper ribbonových vláken Obrázek 1.14 Lámačka optických vláken Tato lámačka slouží jak k zalomení klasických vláken, tak i ribbonových, ovšem při zalomování ribbonových vláken se musí prohodit nástavce uvnitř lámačky (na 6 nebo 12 vláken podle obsahu vláken v jednom pásku). Takto se připravuje vlákno pro vytvoření nerozebíratelného spoje. Pokud je potřeba vytvořit rozebíratelný spoj, tak je zapotřebí konektorů. Pro potřeby konektorování se musí dále čelní plochy optických vláken brousit a leštit. Postup se dá rozdělit do tří kroků: [1] broušení 9 µm, lapování 1 µm, leštění 0,3 µm. Takto opracované vlákno má svoje specifické zvláštnosti. Na vyleštěném povrchu vlákna se nachází vrstvička, která se nazývá Beibbyova a má jiné složení než samotný materiál. Tato vrstvička zacelí rýhy na čelním povrchu vlákna a tím ovlivní ztráty způsobené odrazy. [1] 25

26 Obrázek 1.15 Možné chyby vzniklé při zalomování vláken Spoje nerozebíratelné Mezi spoje nerozebíratelné patří metody spojování optických vláken tavným svařováním, lepením a metody pevných metalických spojek. [1] Tavné svařování Svařování se dá realizovat několika způsoby. Mezi nejrozšířenější patří svařovaní elektrickým obloukem. Dále se používá svařování pomocí plynového plamene nebo laseru CO 2. Abychom dosáhli kvalitního sváru, tak je nutné znát bod tavení použitého skla a podle jeho typu nastavit časy natavení konce vlákna a samotného svařování. Pro omezení ztrát ve svaru nesmí dojít ke zmenšení průměru vlákna, jak již bylo popsáno v kapitole Z tohoto důvodu jsou tedy vlákna při svařování posouvána proti sobě. Tato operace je velice důležitá, aby byl vytvořen kvalitní spoj bez velikých ztrát, a bývá zpravidla kontrolována automaticky pomocí mikroprocesoru. Dále následuje zalomení vlákna spolu s odstraněním primární ochrany. [1] Před svařováním je potřeba spojovaná vlákna proti sobě navézt tak, aby byla dodržena požadovaná geometrie vláken pro dokonalé spojení. K tomuto vystředění vláken se používají klínové drážky. Vystředění vláken můžeme kontrolovat i v průběhu tavení pomocí mikroskopu. Ke svaření dvou vláken dochází v okamžiku, kdy se spojovaná vlákna přiblíží k sobě na vzdálenost cca 20 µm. Již za dobu 0,2 s. dochází k natavení konců vláken a dochází k pohybu vláken proti sobě s výsledným přesahem asi 15 µm. Celková doba sváření elektrickým obloukem je asi 2,5 s. Po dokončení tohoto svaru se ještě provádí zkouška pevnosti výsledného spoje a také se provádí měření vzniklého útlumu. [1] Jednotlivé údaje proudových hodnot oblouku, doby svařování a vzdálenosti vláken se mohou u jednotlivých firem lišit. Existuje celá řada svařovacích zařízení. V dnešní době jsou již svářečky vybaveny počítačem s potřebným softwarem, který rozezná, o jaký druh spojovaného vlákna se jedná. U starších svářeček je potřeba vybrat z nabídky jaký druh optického vlákna chceme spojovat. Díky tomu jak jde technologie neustále dopředu, tak i nastavování vláken proti sobě přešlo v automatickou schopnost svářečky. Nastavení vláken proti sobě se provádí v zásadě dvěma systémy: [1] 26

27 I. Vyhodnocení video obrazu L-PAS (Lens- Profile Alingmment System) Pomocí CCD videokamery se pozorují vlákna v rovině x a y. Polohování se vyhodnocuje na barevném 4 palcovém monitoru a z tohoto video obrazu se posuzují koncové plochy vláken a následně se stanoví L-PAS útlum. II. Systém LID (Local Injection and Detection) Tento systém obsahuje dva ohebné vazební členy. Levý ohebný vazební člen slouží jako vysílač a pravý ohebný vazební člen jako přijímač. Tento systém v kombinaci s mikroprocesorovým řízením slouží k přesnému polohování dvou vláken proti sobě ve směrech x, y a z a zároveň má schopnost AFC automatická regulace doby svařování, kde se během tavení měří světelný výkon přenesený přes spoj a při dosažení maxima světelného výkonu se svařování ukončí. Dále tento systém slouží i k následnému měření útlumu po svařování. Na obrázku 1.16 a obrázku 1.17 je příklad optických svářeček založených na systému LID, které používá firma EPLcond. Obrázek 1.16 Optická svářečka klasických vláken Obrázek 1.17 Optická svářečka ribbonových vláken 27

28 Mezi další používané systémy patří např. FUSE-LITE, což je tzv. konektorový systém, u něhož se do svářečky umísťuje konektor, do kterého se následně navaří optické vlákno. Pokud výsledný svar vykazuje některé nedostatky, jako je např. vizuální, mechanické nebo případně při konečné kontrole útlumu, tak je nezbytné tento spoj zlomit a opakovat znovu celý proces. Mezi tyto nedostatky lze považovat např. zúžení profilu vlákna. Dále může dojít ke vzniku bublin nebo k nedostatečnému protavení skla po profilu vlákna. [1] Na závěr je nezbytné opět obnovení primární ochrany vlákna pro níž se používá např. speciální silikon. Pro vytvoření sekundární ochrany se místo svaru přetáhne samo smrštitelnou plastikovou dutinkou a následně se zahřeje. [1] Slepované spoje Pro spojení vláken se používá lepidel, která mají podobný index lomu jako samotné optické vlákno. Lepidlo zabraňuje poškození spoje a vychýlení vláken z osy a zároveň zajišťuje pevnost v tahu. [1] Obrázek 1.18 Spojení dvou optických vláken trubičkou (převzato z [1]) Tento typ spojky se skládá z trubičky, která má vnitřní otvor přizpůsobený průměru spojovaných vláken a v této trubičce se dotýkající konce dvou vláken zalepí. Dá se použít i trubiček s obsahem přilnavého materiálu, který reaguje na ultrafialové záření. Tato technika vytvrditelného spoje spočívá v přivedení ultrafialového světla do vlákna po té, co se provede patřičná geometrie vláken. Takto vytvořený spoj je citlivý na změnu teploty. V rozsahu teplot od -30 C do +70 C se udává přídavná ztráta těchto spojů okolo 0,1 db. [1] Mechanické spoje U této metody je osové vyrovnání dvou vláken prováděno několika mechanickými způsoby. Mezi něž patří např. spojka s V drážkou (viz obrázek 1.19) nebo tunel vytvořený za pomoci válečků (viz obrázek 1.20). U takto vytvořené spojky musíme zajistit, aby došlo k pevnému přilnutí vláken k vyrovnávacímu povrchu, jinak by nebyla možná manipulace se spojkou a vliv prostředí by měl na spoj deformační charakter. [1] Obrázek 1.19 Spojka s "V" drážkou (převzato z [1]) 28

29 Obrázek 1.20 Válečková spojka (převzato z [1]) Mezi konci vláken se používá sdružovací materiál, který nám zajistí dosažení ztrát trvale na hodnotě menší než 0,3 db. Tento materiál se vybírá v závislosti na optických vlastnostech použitého skla a nejčastěji se jedná o silikonové gely nebo epoxidové pryskyřice. Použitý materiál zároveň zajišťuje primární ochranu oholeného jádra. V případě použití ultrafialových lepidel jako sdružovacího materiálu máme zajištěnu i mechanickou pevnost spoje. [1] Při změnách teplot mezi -40 C až +60 C má takto vytvořený kvalitní mechanický spoj přídavnou ztrátu okolo 0,05 db. U méně kvalitních spojů se přídavná hodnota ztrát pohybuje kolem 0,1 až 0,2 db. Firma 3M vyrobila zamačkávací metalické rychlospojky pro spojování SM (single mode) i MM (multi mode) vláken pod názvem Fibrlok. O této spojce více v kapitole Obdobný produkt také vyrábí firma Tyco Electronics ovšem pod názvem Record Splice. [1] Spoje rozebíratelné Jedná se o tzv. konektorové spoje, které mají svoje využití především v ústředně. U konektorů je problematika spojení obdobná jako u nerozebíratelných spojů. Také je potřeba přesné navedení konců optických vláken proti sobě, ale přibývá zde navíc problém s následným spojením obou částí konektoru. K přesnému zarovnání konců vláken proti sobě slouží kalibrovaný křemenný kamen (tzv. ferule) a kužel, který je vyroben ze silikonové gumy. Dále se také vyrábějí konektory s V drážkou, která v konektoru plní totožnou funkci jako ferule. Konektory s V drážkou se používají především u kabelů s ribbonovými vlákny, jelikož se jedná o vícevláknový konektor (tzv. páskový konektor). Tyto páskové konektory dodává například firma Tyco Elektronics pod obchodním označením MT v provedení až se 72 vlákny v jednom konektoru. [1] Konečné spojení musíme provést mechanickým dorazem a tím zajistíme konečnou optimální polohu spojovaných vláken. Existují tři typy konektorů v závislosti na způsobu jejich spojení: zacvakávací, šroubovací a bajonetové. U problematiky konektorů sledujeme dva hlavní parametry: vložný útlum (Insertion Loss - IL) a útlum odrazu (Return Loss - RL). Jelikož RL udává, jak se utlumí energie, která se odráží nazpět konektorem, tak u tohoto parametru požadujeme co největší hodnotu v db, ta se dá dosáhnout vhodným leštěním konců vláken. Tento parametr nás především zajímá, pokud je konektor umístěný za zdrojem zářením (laserem), v tomto případě by vracející se světlo nazpět konektorem byl nežádoucí jev a mohlo by dojít k poškození správné funkce laseru. Pro co nejmenší IL je fyzický kontakt spojovaných vláken samozřejmostí, proto se v dnešní době setkáváme s konektory se zkratkami: [11] [1] PC (Physical Contact): u těchto konektorů se RL pohybuje okolo 50 db. UPC (Ultra Physical Contact): jedná se o typ konektorů, které podstupují rozšířené leštění a tím dosahují konce vláken lepších vlastností pro fyzické spojení než běžné PC. RL se u nich pohybuje kolem 60 db. APC (Angled Physical Contact): patří k nejlepším a nejdražším konektorům. 29

30 Konce vláken nejsou zalomeny kolmo, ale pod úhlem 8 od kolmice. Toto leštění vláken má za následek vysoké hodnoty RL a světlo se tedy neodráží kolmo zpět do konektoru, ale odrazí se mimo osu a dochází k jeho utlumení v plášti. Obrázek 1.21 Leštění vláken a jejich fyzické spojení Jelikož APC konektory mají čelní plochu ferule zbroušenou pod úhlem 8, tak nesmíme nikdy spojit navzájem konektory PC a APC. To by vedlo na vysoký útlum a v horším případě by mohlo dojít i k poškození kontaktních ploch konektorů. Telefónica Czech Republic používá výhradně konektory typu E2000/APC. Obrázek 1.22 Jednovidový konektor pro spojení dvou optických vláken K zajištění počátečního nastavení spojovaných vláken slouží kovová trubička, která nám zajistí, aby mezi konci vláken byla mikrometrová mezera a nedošlo tak k poškození čelních ploch spojovaných vláken. K následnému zafixování vlákna slouží ochranné vrstvy z umělé hmoty přilepené ke kovové trubce. Tímto principem se vyznačoval první konektor v ČR. [1] V poslední době se také rozšířily konektory s kulovými čočkami, které umožňují lepší navázání světla do vlákna. 30

31 Obrázek 1.23 Princip konektoru s čočkami Konektory se dají na vlákno instalovat i v terénu, to ovšem platí pouze u jednodušších typů konektorů. Většinou se konektory zakoupí u výrobců již s kouskem vlákna (tzv. pigtail) a ten se navaří k příchozí trase. Mezi používané druhy ferulí patří: [1] Aluminiová, zirkoniová, kompozitní, plastová, ARCAP. Z uvedených se nejvíce používá ferule vyrobená ze zirkonia pro jeho větší pevnost (4x větší než hliník), dále se vyznačuje velmi dobrým leštěním a malým opotřebením. Mezi nejlepší a nejdražší ferule se řadí kompozitní, která má nejmenší vložný útlum. [1] Technologie výroby konektorů prošla mnoha změnami a tím se dosáhlo postupně především snížení vložného útlumu. Není možné v tomto textu postupně popisovat jednotlivé konektory, jelikož během tohoto vývoje se objevila celá řada typů konektorů. Postupně se ovšem přešlo na několik standardizovaných konektorů a tím se omezila potřeba redukcí. K předním výrobcům optických konektorů patří firmy OPTOKON, SQS, 3M, TYCO Electronics. [1] Některé typy konektorů: [1] V roce 1980 firma AT&T vyrobila jeden z prvních konektorů s názvem BIONIC s vložným útlumem 0,5-0,6 db. SMA jedná se o starší typ konektoru. Kolem roku 1990 to byl u nás nejpoužívanější konektor a to hlavně pro MM vlákna. Používal aluminiovou nebo ARCAP feruli. Dnes se již téměř nepoužívá. FC tento konektor vyvinula firma Amphenol Fiber Optic Products. Tento konektor je standardem pro telekomunikace v použití s keramickou nebo kompozitní ferulí. Obrázek 1.24 Konektor FC ST konektor vyvinutý firmou AT&T s bajonetovým závěrem. Vložný útlum se již pohybuje okolo 0,2-0,3 db. 31

32 Obrázek 1.25 Konektor ST/PC FDDI Jedná se o konektor pro sítě FDDI. Vyrábí se v provedení s keramickou ferulí. Vložný útlum 0,2 db. Dnes bývá nahrazován duplexním SC konektorem. Obrázek 1.26 Konektor FDDI SC v provedení se keramickou nebo kompozitní ferrulí, vložný útlum 0,15 db. Obrázek 1.27 Konektor SC/APC LC tento konektor vyvinula firma AT&T a řadí se do skupiny SFF (Small Form Factor) konektorů. Z konstrukčního hlediska tedy zabírá o 50% méně místa než SC konektor. E2000 jedná se o konektor, který je standardem v telekomunikacích. V dnešní době v podstatě nejpoužívanější konektor. Obrázek 1.28 Konektror E2000/APC Dvouvláknový konektor VF 45 - nový typ konektoru, u nějž je pro zarovnání vláken použita V-drážka stejně jako u páskového konektoru MT. 32

33 2 Postup výstavby přístupové sítě, používané technologie a prvky Před samotnou montáží optického trasy je potřeba nejprve navrhnout nějaké technické řešení, které bude v dané lokalitě nejlepší volbou. Jeden z takových návrhů se pokusím nastínit v kapitole č Montáž optických tras Stejně jako je tomu u použití metalického přenosového zařízení, tak i při použití optoelektronického přenosového zařízení můžeme rozdělit montáž na dvě části. Na část vnější, která se také někdy nazývá kabelová a část ve které je optický kabel ukončen v ústředně (vnitřní část). [1] Pokud hovoříme o vnitřní části, tak se jedná v podstatě o přivedení venkovního optického kabelu do optické skříňové spojky OCEF (o této skříňové spojce detailněji v kapitole 2.2.1). V OCEF se na venkovní optický kabel navaří vnitřní optický kabel, který má vetší poloměr ohybu a dá se s ním v budově lépe manipulovat. Druhou a podstatnou výhodou vnitřního kabelu je, že bývá zpravidla nehořlavý a to je v dnešní době hlavní myšlenkou v přechodu z venkovního kabelu na vnitřní. Vnitřní kabel je již přiveden do optického rozvaděče (o používaných rozvaděčích dále v kapitole 2.2.2), který slouží k ukončení optického kabelu a zároveň k rozdělení vláken do příslušných OLT (optických linkových zakončení). U venkovní části se v podstatě jedná o propojení dvou koncových skříňových spojek mezi sebou venkovním optickým kabelem. Toto propojení skrývá řadu nepříjemností v závislosti na tom, v jakém prostředí je optický kabel uložen. Ten může být uložen například v některém z následujících prostředí: země, vzduch, kabelovod, kolektor (tunel), žlab, voda nebo obytné a průmyslové stavby. Jelikož v každém z těchto prostředí jsou rozdílné podmínky pro uložení kabelu, tak se vždy uvažují extrémní podmínky, ve kterých bude kabel provozován, aniž by došlo ke změně přenosových vlastností. Kabel uložený v zemi musí odolávat několika nepříznivým vlivům, jako jsou např.: extrémní změny teplot, přítomnost ropných látek v zemině, živočichové, sesuv půdy a další. U nadzemních vedení musíme navíc počítat ještě s nepříznivými vlivy větru, deště, sněhu, slunečního záření, padajících kamenů a dalších přírodních živlů, které nemůžeme nijak ovlivnit. Tyto jmenované vlivy jsou ovšem pouze přírodního charakteru. Ve skutečnosti se potýkáme také s umělými vlivy, kam řadíme např. automobilovou dopravu, vandalismus, stavební činnost, atp. [1] Z toho vyplývá, že aby optický kabel odolal těmto nepříznivým vlivům, tak je potřeba vhodně vybrat trasu a také způsob pokládky optického kabelu. Jelikož i samotná kvalita pokládky kabelu má veliký vliv na jeho budoucí přenosové vlastnosti. Při pokládce se dbá především na to, abychom zvolili takovou délku kabelu, která vyhovuje naší lokalitě a nemuseli jsme tak kabel řezat na jednotlivé délky. Dále se dodržuje doporučení výrobce pro tažnou sílu, kterou kabel vydrží. Z tohoto důvodu se při přímém zatahování optického kabelu používá automatického silového vypínacího zařízení, které nám ošetří zatahování a při zvýšení tažné síly automaticky zatahování zastaví. Výrobní délky kabelů se pohybují v rozmezí m, ale klidně až do m (u Telefónica se většinou používá výrobní délka 6000 m). [1] V dnešní době se převážně používá zafukování optických kabelů do HDPE trubek, které kabel chrání proti vnějším vlivům. Do optických kabelů se přidávají tzv. Cu páry, které slouží hlavně kvůli trasování optického kabelu, abychom v případě poruchy snadno našli optický kabel v HDPE trubce. Kabel se do HDPE trubky zafoukne pomocí kompresoru, kdy je kabel unášen tlakem vzduchu. Délka zafouknutí je velice závislá na terénu trasy (množství záhybů, apod.). Velká výhoda HDPE trubek spočívá v tom, že kabely do nich můžeme zafouknout 33

34 v libovolném čase po instalaci HDPE trubky a v případě potřeby je kdykoliv odstranit a zafouknout kabely nové. O technice zafukování kabelu dále v kapitole č. 3. [1] Ve městech se z důvodu častého rozkopávání chodníků a silnic používají kabelovody (multikanály), především od firmy SITEL, které jsou vyráběny z vysokohustotního polyetylenu (HDPE). Multikanál je umístěn do výkopu v délce jednoho dílu 1118 mm a další díl je napojen pomocí utěsněného hrdlového spoje a vzniklý spoj je navíc zabezpečen čtyřmi pružnými ocelovými pružinami. Do těchto multikanálů se buď nejprve zatáhne HDPE trubka a do ní lze následně zafouknout optický kabel nebo lze do multikanálu zatáhnout rovnou i samotný kabel bez použití HDPE trubky. Multikanály mají totiž čtvercový průřez (105x105 mm) a díky nižší třecí síle umožňují snadnější zatažení kabelů. Multikanály jsou dodávány ve třech provedeních (čtyř, šesti a devíti-otvorové). Velkou výhodou této technologie je možnost vysokého soustředění kabelů v malém prostoru. [12] Miktrotrubičkování Jedná se o velice výhodnou metodu pokládky optických kabelů pro optické sítě typu FTTH, kdy se ke koncovým účastníkům zavede HDPE mikrotrubička, která je většinou uložena (zafouknuta) v ochranné HDPE trubce a do mikrotrubiček se následně zafoukne mikrokabel. Tyto mikrotrubičky mají vnitřní vrstvu s nízkým třením, což umožňuje efektivní zafouknutí mikrokabelu, které je možné na vzdálenost až 2 km. Ovšem toto je ideální případ. V praxi se jde často na mnohem menší vzdálenosti, kde se berou v úvahu nepříznivé vlivy jako např.: stáří HDPE trubek a jejich zvlnění. Mikrotrubičky se vyrábí v následujících rozměrech: [13] [14] 3/2,1 mm (vnější/vnitřní průměr) 5/3,5 mm do této trubičky je možné zafouknout svazek o kapacitě až 12 optických vláken, 7/5,5 mm do tohoto průměru se vejde mikrokabel o kapacitě až 24 vláken, 10/8 mm mikrotrubička o průměru 10 mm snese zafouknutí mikrokabelu o kapacitě maximálně 72 vláken. Dále se pro zavedení mikrokabelu do vnitřních prostorů používá nehořlavá mikrotrubička o průměru 8/5,5 mm. Mikrotrubičky jsou především výhodným řešením z hlediska ušetření HDPE trubek v konkrétních lokalitách. Jelikož do HDPE trubky o obsahu jednoho optického kabelu se může navíc přifouknout maximálně jeden optický kabel a HDPE trubka je již plně obsazena. Tak s použitím mikrotrubiček můžeme naplno využít potenciál stávající HDPE trubky. To je velkým usnadněním pokládky z toho důvodu, že vůbec nejdražší ze samotné pokládky by bylo vykopání a položení nové HDPE trubky a s tím také související povolení k výkopovým pracím (tzv. územní rozhodnutí). Telefónica Czech Republic nejčastěji používá tyto kombinace mikrotrubiček do jedné HDPE trubky: 4x7mm + 3x10mm, 5x10mm, 10x7mm. Z čehož vyplývá veliká výhoda miktrotrubiček, jelikož do každé mikrotrubičky se následně zafoukne jeden optický mikrokabel o počtu vláken, které byly uvedeny výše pro jednotlivé průměry. Tato metoda bude následně použita v návrhu optické sítě, kterou budu popisovat ve 3. kapitole. 34